A merülődugattyús kompresszorban egy forgattyús tengely mozgatja a dugattyút oda-vissza. A szívószelep és a nyomószelep egymáshoz viszonyított helyzete alapján megkülönböztetünk egyenáramú és váltakozó áramlású kompresszorokat. Az egyenáramú kompresszoroknál a két szelep különböző helyen van, ez lehetővé teszi, hogy a hűtőközeg egy irányba haladjon, míg a másik rendszerben a szívó- és a nyomószelep a hengert lezáró közdarabra van építve. Itt a gőz a dugattyú mozgását követve váltakozó irányban halad. Ettől függetlenül a kétféle kompresszornál a munkafázisok azonosak: a forgótengely egy fordulata alatt a következő fázisok játszódnak le:

1. Szívás

A dugattyú a felső holtponti állásból visszafelé halad, a nyomáscsökkenés miatt nyílik a szívószelep, a hengerbe kisnyomású hűtőközeggőz áramlik. Az alsó holtponton a dugattyú megáll, a szívószelep bezárul. Az ellennyomás miatt a nyomószelep is zárva van.

2. Kompresszió

A dugattyú összenyomja a hűtőközeggőzt.

3. Áttolás

A hengertérben létrejövő nyomás hatására kinyílik a nyomószelep, a dugattyú kitolja a hűtőközeggőzt a hengerből. A felső holtpontnál a dugattyú megáll, a nyomás kiegyenlítődik, a nyomószelep bezárul. A szívószelep is zárva van. Ennek a fázisnak a végén a hűtőközeg egy része az úgynevezett károstérben marad.

4. Expanzió

A dugattyú mozgása a károstérben maradó hűtőközeggőz nyomását lecsökkenti a szívótér nyomására, vagy kevéssel az alá.